铝合金的应用领域及发展方向

铝合金的主要应用领域及其发展方向一，铝合金简介以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。二，铝合金的分类铝合金按照其性质和应用的不同可划分为普通铝合金，超高强度铝合金，耐热铝合金，铝基复合材料。其应用的领域各有侧重，涵盖了铝合金的所有应用领域。三，铝合金的应用1，典型用途1050食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉1060要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具1145包装及绝热铝箔，热交换器1199电解电容器箔，光学反光沉积膜1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品2014应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件2017是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件2024飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件2036汽车车身钣金件2048航空航天器结构件与兵器结构零件2124航空航天器结构件2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环2219航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力2319焊拉2219合金的焊条和填充焊料2618模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件2A01工作温度小于等于100℃的结构铆钉2A02工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片2A06工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉2A10强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100℃的航空器结构铆钉2A11飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件2A14形状复杂的自由锻件与模锻件2A16工作温度250~300℃的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱2A17工作温度225~250℃的航空器零件2A50形状复杂的中等强度零件2A60航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等2A70飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等2A80航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件2A90航空发动机活塞3003用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道3004全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件3105房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等3A21飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等5005与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致5050薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等5052此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等5056镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合5083用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等5086用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等5154焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐5182薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件5252用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜5254过氧化氢及其他化工产品容器5356焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝5454焊接结构，压力容器，海洋设施管道5456装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料5457经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件5652过氧化氢及其他化工产品贮存容器5657经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织5A02飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件5A03中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金5A05焊接结构件，飞机蒙皮骨架5A06焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件5A12焊接结构件，防弹甲板6005挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等6009汽车车身板6010薄板：汽车车身6061要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、夹具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材6063建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料6066锻件及焊接结构挤压材料6070重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材6101公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等6151用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用6201高强度导电棒材与线材6205厚板、踏板与耐高冲击的挤压件6262要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件6351车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道6463建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件6A02飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件7005挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒7039冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置7049用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高7050飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高7072空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层7075用于制造飞机结构及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造7175用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高7178供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件7475机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件7A04飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等2，超高强度铝合金的简介及其主要应用领域和发展简介：高强度铝合金具有比重小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，被广泛地应用于航空工业及民用工业等领域，尤其在航空工业中占有十分重要的地位，是航空工业的主要结构材料之一。应用：1.超高强铝合金具有密度低、强度高、热加工性能好等优点，是航空航天领域的主要结构材料。现代航空航天工业的发展，对高强铝合金的强度和综合性能提出了更高的要求。近年来，材料工作者通过优化合金的成分设计，采用新型的制坯方法、成形加工及热处理工艺，研制开发出多种使用性能更好的超高强铝合金，这些材料既具有600MPa以上的抗拉强度，又能保持较高的韧性和耐腐蚀性，且成本较低，在很多领域取代了昂贵的钛合金，成为目前军用和民用飞机等交通运输工具中不可缺少的重要轻质结构材料。超高强铝合金正成为世界各国结构材料开发的热点之一。早在20世纪30年代，人们就开始研究Al-Zn-Mg-Cu系合金，但由于该系合金存在严重的腐蚀现象而未得到实际应用。20世纪中期，通过在合金中添加Mn，Cr，Ti等微量元素提高抗应力腐蚀性能，美国、前苏联相继开发出7075合金和B95高强铝合金，用于制造飞机部件，并着手研究超高强铝合金。1956年，前苏联学者在深入研究Al-Zn-Mg-Cu系合金的基础上，研制出世界上第1种超高强度铝合金——μ部分超高强铝合金。继而通过提高合金纯度，降低合金元素含量开发出B96ц的改型合金B96μ1和B96μ2。近年来，又改变时效制度，采用过时效态代替峰值时又投入大量人力物力研究新的热处理状态，提高了合金的耐腐蚀性和断裂韧性，且静强度降低、幅度小，因而应用领域广泛。1972年，美国铝业公司通过降低7075合金中的Fe和Si等杂质含量，调整合金元素，并在合金中添加锆代替铬，开发出了7050合金；1978年，对7050合金的成分进行微调，成功研制了7150合金,并将其加工成T651及T6151态厚板和挤压件,用于制造波音767、空中客车A310等飞机的上翼结构。为了进一步提高机体材料的性能，20世纪80年代末，美国Alcoa公司开发出T77处理工艺，并应用于IM/7150合金，使之具有T6态强度和T73态抗腐蚀性能。7150T77合金板材和挤压材目前已大量用于制造飞机框架、舱壁等结构件。随后，通过提高合金中的锌含量，进一步开发出超高强度的IM/7055T77合金,用于制造波音777的上翼蒙皮和龙骨梁。目前，一些国家仍在进行IM/7050T74厚板、7055T77板材的应用研究。开发快速凝固/粉末冶金(RS/PM)制备工艺，发展RS/PM铝合金。20世纪80年代，美国Alcoa公司采用传统RS/PM制备方法，研制出PM/7090等。1992年，日本住友轻金属公司采用真空平流制粉、后续真空压实烧结工艺，在实验室制备出σ达700MPa以上的超高强铝合金。但是，由于传统RS/PM工艺难以制备大尺寸材料，生产成本高，且合金中锌含量很高，导致粉末烧结困难，因此，采用传统RS/PM工艺生产的超高强铝合金并未得到实际应用。20世纪90年代初期，随着以喷射成形技术为代表的新一代RS/PM工艺走向规模化、实用化，使RS/PM工艺生产实用超高强铝合金材料变为现实。利用喷射成形技术制备的材料，除保持了晶粒细小、组织均匀、能够抑制偏析等优点外，由于从合金熔炼到坯件近终成形可一次完成，减少了材料在制备过程中被氧化的可能，缩短了制备流程，降低了成本，且易于制备大尺寸块状材料。到90年代末，美国、英国、日本等工业发达国家利用喷射成形技术开发出了含锌量在8%以上(最高达14%)，抗拉强度σ为760～810MPa，延伸率δ为8%～13%的新一代超高强铝合金，用于制造交通运输领域的结构件及其他高应力结构件。国内超高强铝合金的研究开发起步较晚，20世纪80年代初，东北轻合金加工